[发明专利]一种基于宽度优先搜索的球形译码检测方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信领域，特别涉及一种用于多输入多输出(MIMO)系 统的基于宽度优先搜索的球形译码检测方法，本发明也可以应用于正交频分复 用(OFDM)和MIMO系统中对MIMO信号的检测。

背景技术

在目前无线通信标准及其演进过程中，多输入输出天线技术已经被广泛采 用。无论是3GPP长期演进技术中(long term evolution，LTE)，还是802.16 系列技术演进版本中，都把正交频分复用和MIMO技术作为关键技术广泛使 用。与传统的单输入输出(SISO)系统相比，MIMO系统的接收是在时间与 频域上均相互重叠情况进行MIMO信号检测，因此，MIMO信号检测复杂度 大大高于传统SISO信号检测。

理论上，对MIMO信号可以通过最大似然(Maximum likelihood，ML) 检测方法进行检测。但是，最大似然检测需要遍历搜索的星座图点数随着发射 天线数、调制方式自由度的增加成指数增长，在发射天线数多和高阶调制的情 况下，其运算复杂度是在实际系统中难以承受的。因此，寻找性能接近ML 而复杂度大大降低的检测方法，就成为MIMO检测技术在实际系统中能否实 现的关键因素。

于是，Viterbo等在Pohst等的研究基础上，对具有栅格状星座图的信号提 出了球形译码(Sphere Decoding，SD)算法。而Damen对这种算法推广到 MIMO信号检测，并取得比垂直贝尔实验室分层空时(V-BLAST)检测更好 的性能。

然而，传统的球形译码存在一个不利的因素，那就是不同的信道条件、信 号质量以及初始半径，其算法计算复杂度是不同的。特别是对于奇异矩阵，有 可能导致整个算法不收敛，导致系统的瘫痪。因此，如何有效控制球形译码算 法复杂度、系统的稳定性和鲁棒性，对于一个实时无线通信系统来说尤其重要。 基于上述原因，于是出现了利用宽度优先算法代替深度优先算法的K-Best算 法，其核心思想是在每层搜索最优路径时，只保留权值最小的K个节点，然 后从这保留的K个节点继续向下层搜索，直到最底层。

不过，对于K-Best算法，也存在如何从K×M_c(M_c是调制点数)个节点 中选取最优的K个节点以及如何保证性能与最大似然ML(Maximum Likelihood)性能基本一致的情况下，尽可能减少算法的复杂度的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于宽度优先搜索的球形译码检 测方法，以降低球形译码的运算复杂度，并易于通过硬件实现。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种基于宽度优先搜索的球形译码检测方法，包括如下步骤：

A、对信道矩阵H进行QR分解，得到Q矩阵和R矩阵；

B、将Q矩阵的共轭转置与接收信号y相乘，得到接收信号的均衡信号ρ；

C、设置第i层的搜索节点数K_i，i＝1，2，...，N_T，N_T为发射天线数；

D、根据所述R矩阵和ρ执行宽度优先搜索，其中，在执行第i层搜索时， 保留权值最小的K_i个节点。

上述的球形译码检测方法，步骤A中，所述QR分解为排序的QR分解， 使得R矩阵的对角线上第i个元素的模值不大于第i+1个元素的模值。

上述的球形译码检测方法，步骤C中，根据调制方式、目标误比特率和 信道状态信息设置所述第i层的搜索节点数K_i。

上述的球形译码检测方法，步骤C中，所设置的第i层的搜索节点数K_i不小于第i+1层的搜索节点数K_i+1。

上述的球形译码检测方法，所述步骤D具体包括：

D1、根据所述R矩阵和ρ确定的球形译码表达式对第1层的节点进行查 表排序，保留欧式距离最小的K₁个节点，并计算保留的K₁个节点的权值；

D2、执行第i层搜索时，分别对第i-1层保留的K_i-1个节点进行路径扩 展，并对路径扩展得到的子节点进行分治合并排序，保留权值最小的K_i个节 点；

D3、搜索完最后一层后，输出译码结果。